光电子技术总结

为了方便同学们复习,我们将网上课件的每一章后面的复习提要总结出来汇总,估计填空题与简答题90%会从这里出题。这门考试考察范围非常之广,因此可以说下面的都就是重点。当然,认为大题考的可能性比较大的有发光强度的参数的计算,异质p-n 结的平衡态,电光延迟量的计算与半波电压的推导,电光调制中行波调制器的带宽,倍频匹配角的推导等等。另有一份期中考试卷子供大家参考。

本份总结5,6,7章由李一伦同学编写,16,17,18,19由蔡海霞同学编写,,20,21,22由王力同学编写,23,24及作业题由刘远致同学编写,其余由钟宇君同学编写。有疑问请大家指出。

光电子技术总结

第一章

1、辐射度量定义、单位、辐射度量学的基本量？

辐射度量学描述整个电磁波谱范围的电磁辐射,以辐射能量或辐射功率为基本量。辐射能量的单位为焦耳,辐射功率的单位为瓦特。

2、单色辐射度量定义及其与复色辐射度量的关系？

任一光谱辐射度量Xe(λ)与其对应的复色辐射度量Xe 之间通过积分关系连接:

3、光视效能与光视效率的意义？ 人眼对不同波长的单位辐射通量的响应,称为光视效能,用K(λ)表示,其最大值为Km=683(流

明/瓦)(lm/W)。归一化光视效能称为光视效率,记为V (λ),显然, V (λ)= K(λ)/ Km

4、光度量定义、单位、光度学的基本量？

所谓光度量指描述人眼可见电磁波段范围的电磁辐射的量。光度学中的基本量选为发光光强,其单位为坎德拉,简称坎,符号为Cd 。

5、光度量与辐射度量间的转换？

光度量与辐射度量之间通过光视效能联系起来。

6、一个发光强度单位的国际定义？

一“坎德拉”定义为:点发光源向给定方向发出 12540*10Hz 或555nm 的电磁辐射,其辐射强度为1/683W/Sr 。

第二章

1、人造光源的发光效率与理想光效？

发光效率就是对人造光源而言的,指光源所发出的光通量与输入的功率之比。理想光效则表示可见光谱范围的辐射功率转换为光通量的效率。

2、发射本领、吸收本领与基尔霍夫定律？

辐射本领:描述物体热辐射能力,物体的辐射本领用它的光谱辐射出射度表示:

0()e e X X d λλ∞=⎰

(,)(,)e e d T M T dA

λλΦ=

吸收本领:描述物体吸收辐射的能力,定义为物体吸收的在λ到λ+d λ范围的辐射通量与入射的同一光谱范围的辐射通量之比: 基尔霍夫定律:任何物体的发射本领与其吸收本领之比就是一个与物体性质无关的普适函数,这个普适函数只依赖λ与T 两个变量。即: 3、黑体概念、黑体辐射分布特点？ 黑体指吸收本领α(λ,T)恒为1的热辐射体。

黑体辐射性质:(1)单峰结构;(2)辐射能量随温度增加,存在关系Meb(T)=σT4;(3)峰值波长随温度升高蓝移,存在关系λmT=a=2898μm K 。

4、热辐射体分类、色温与相关色温？

热辐射体分类:分为黑体、灰体与选择辐射体

色温:如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色完全一样,则称该热辐射体的色温为T; 相关色温:如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色最接近,则称T 为该黑体的相关色温。

5、卤钨灯结构、卤钨循环原理及卤钨灯特点？

在白炽灯中改充卤素元素气体,如Br2,I2等,卤素与钨反应: 2()T T W X WX -

+−−→+←−−气态 灯丝附近温度高,钨蒸汽压高,抑制钨蒸发。在玻璃壳附近,温度较低,形成WX,阻止钨沉积在玻璃壳上而损耗。所以,卤钨反应抑制了钨损耗,延长了钨丝的寿命。

与白炽灯比较,卤钨灯特点:(1)体积小;(2)光通量稳定。(3)光效率高,20-30流明/瓦;(4)色温高,达3300K;(5)寿命长。

6、标准照明体、标准光源、A 、B 、C 标准照明体？

标准照明体指特定的光谱功率分布。

标准光源指实现标准照明体的发光源。

标准照明体A :温度为2856K 的黑体所发出的光谱

标准照明体B :相关色温约为4874K 的直射阳光的光谱

标准照明体C :相关色温为6774K 的平均日光的光谱

7、气体放电发光的工作原理、初始电子的发射方式、弧光与辉光放电？

气体放电指电流通过气体媒质时产生的放电现象。其原理为阴极产生初始电子,然后初始电子加速与气体分子碰撞,能量传给气体分子,使其激发、跃迁到高能级。然后受激发分子返回基态时,发射光子,即发光。

阴极发射方式主要有三种:热电子发射、正离子轰击发射与场致发射

弧光放电:热电子发射就是弧光放电的主要形式之一。加热阴极以后,部分电子得到足够能量,克服金属的逸出功,逸出金属表面。

辉光放电:正离子轰击就是辉光放电的主要方式,即利用高动能的正离子轰击阴极,使阴极发射电子

8、气体放电光源的优点及放电伏安特性？

气体放电光源的优点:(1)可获得高色温,不像热辐射光源色温受灯丝熔点限制。(2)辐射光谱可选择性好,只要选择适当的发光材料即可;(3)发光效率远比热辐射的高;(4)寿命长,寿命期内光通量稳定。

气体放电伏安特性: *()(,)()

e

e T λαλλΦ=Φ(,)(,)(,)e M T

f T T λλαλ==普适函数

9、直流、低频与高频放电灯的稳流方式？

直流供电用电组稳流、低频交流供电用电感、高频交流用电容稳流

第三章

1、低气压气体放电灯的光谱特点？常见低气压灯？

低气压气体放电灯:气压在1210~10--乇的气体光源。其光谱特点就是表现为工作原子或分子的发射谱线,即线状光谱,带有明显的特征颜色,显色性不好。

常见低气压灯:低压汞灯、低压钠灯、氢灯、氪灯、氢弧灯、原子光谱灯等。

2、高气压气体放电灯的光谱特点？自吸收效应增强？常见高气压灯？脉冲氙灯的特点？ 高气压气体放电光源:气压大于一个大气,其光谱特征为工作气体的原子或分子谱线展宽,并迭加在较强的连续背景光谱上。显色性较好。通常发光效率随压力增加而提高。

自吸收增强:在光源中,孤层处于基态的同类原子较多,这些低能态同类原子能够通过吸收高能态原子发射出来的光产生吸收光谱。光谱中谱线自吸收的程度,与原子蒸汽云厚度有关,孤层越厚,孤焰中被测元素原子浓度越大,自吸收现象越强。会使发射光谱强度减弱,形成双线结构。

常见高气压灯:高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯与脉冲氙灯等。

脉冲氙灯脉冲放电可获得短脉冲、高通量与高亮度。其工作原理为利用电容先将能量存起来,然后,通过触发,使氙灯瞬间放电,电容上的储能瞬间释放给氙灯,发出高亮度的光。

3、光源的显色性与显色指数？

CIE 规定用普朗克辐射体或标准照明体D(高色温标准照明体)作参考照明,并将其显色指数定义为100。规定3000K 色温的标准荧光灯的显色指数为50。

定义标准颜色样品在参照光源与待测光源照明下的色差为∆E,待测光源对该颜色样品的显色指数称为特殊显色指数,记为Ri,计算公式为:

4、受激吸收与发射、自发发射？

原子从低能态跃迁到高能态,必须吸收光子,这称为受激吸收,而处于高能级的原子会随机发射出光子而回到低能态,这称为自发辐射。处于高能态的原子,在一个与发射光子能量相同的光子的作用下,辐射出与作用光子相同状态的光子而回到低能态,这种辐射称为受激辐射。

5、实现受激辐射放大的必要条件？

对简并度为1,即g1=g2=1的原子体系,必须实现粒子布居数反转。这就是实现受激辐射放大的必要条件。

100 4.6i R E

=-∆